基于PLC的PSH16D型立體停車庫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)(畢業(yè)論文+全套CAD圖紙)(答辯通過)

下載文檔就送全套 CAD 圖紙，扣扣 414951605 學(xué)習(xí)好資料，畢設(shè)專用，答辯優(yōu)秀 編號 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論文） 題目 基于 PLC 的 PSH16D 型立體停車庫 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 二級學(xué)院 機(jī)械工程學(xué)院 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級 109040204 學(xué)生姓名 鄒 正 明 學(xué)號 10904020437 指導(dǎo)教師 職稱 時(shí) 間 下載文檔就送全套 CAD 圖紙，扣扣 414951605 目 錄 摘 要 Abstract 1 緒論 1 1.1 立體停車庫的簡介 1 1.2 本課題設(shè)計(jì)的背景 3 1.3 本題設(shè)計(jì)的內(nèi)容 4 1.4 本題設(shè)計(jì)的目的及意義 4 2 立體停車庫控制方案的 6 2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本步驟 6 3 升降橫移式立體停車庫的構(gòu)成及工作原理 7 3.1 升降橫移式立體停車庫的構(gòu)成 7 3.2 升降橫移式立體停車庫的工作原理 7 4 立體停車庫部分硬件的設(shè)計(jì) 9 4.1 安全防護(hù)裝置 9 4.2 傳感器的選擇 9 4.2.1 感煙感溫傳感器 10 4.2.2 紅外線傳感器 10 4.2.3 行程開關(guān) 11 4.3系統(tǒng)控制箱設(shè)計(jì) 11 4.4電動(dòng)機(jī)的選型 12 4.4.1 升降傳動(dòng)電機(jī) 12 4.4.2 橫移傳動(dòng)電機(jī) 12 4.5 PLC 的選型 13 4.5.1 PLC 的選型 13 4.5.2 PLC 外部接線圖 15 5 立體停車庫控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 16 5.1 PLC 工作過程 16 5.2 PLC 程序編制原則 17 5.3 I/O 點(diǎn) 地址 分配 17 5.4 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程 圖 19 5.5 PLC 控制系統(tǒng)的梯形圖設(shè)計(jì) 21 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 基于 PLC 的 PSH16D 型立體停車庫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 6 總 結(jié) 22 致 謝 23 參考文獻(xiàn) 24 文獻(xiàn)綜述 25 附錄 PSH16D 型立體停車庫 PLC 梯形圖 32 全套資料帶 CAD 圖， QQ 聯(lián)系 414951605 或 1304139763 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 基于 PLC 的 PSH16D 型立體停車庫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) I 摘 要 立體車庫是用來實(shí)現(xiàn)部分車輛的自動(dòng)停放及科學(xué)寄存的倉儲設(shè)施。隨著城市汽車數(shù)量的不斷增加，停車難問題己經(jīng)成為大中型城市的一個(gè)普遍現(xiàn)象。機(jī)械式立體車庫可 更好的利用上地資源，發(fā)揮空間優(yōu)勢，更大限度地停放車輛，成為解決城市靜態(tài)交通問題的重要途徑。本課題以較為典型的升降橫移式立體車庫為研究對象，綜合考慮立體車庫制造成本和可行性的雙重因素。 本文是在對國內(nèi)外車庫現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢做了調(diào)研的基礎(chǔ)上，選擇三層六列式車庫結(jié)構(gòu)為研究模型。升降橫移式立體車庫就其組成部分而言，可分為三大部分：車庫的結(jié)構(gòu)部分、傳動(dòng)裝置部分以及控制系統(tǒng)部分。本文簡單介紹了車庫的主體結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)，對車庫的控制系統(tǒng)作了比較詳細(xì)的說明。在對升降橫移式立體車庫控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，采用了先進(jìn)的可編程序控制 器 (PLC)控制，運(yùn)用西門子公司的編程軟件編制了升降橫移式立體車庫控制系統(tǒng)的程序，采用 PLC 作為控制系統(tǒng)簡單易行。其穩(wěn)定、可靠、快速、性價(jià)比高的特點(diǎn)使得控制系統(tǒng)非常完美。為了使停車設(shè)備滿足使用要求，根據(jù)國家關(guān)于機(jī)械式停車設(shè)備通用安全要求的標(biāo)準(zhǔn)、升降橫移式立體車庫的實(shí)際，在升降橫移式立體車庫中使用了一些必要的安全技術(shù)，這樣保證了車輛的絕對安全，使得整個(gè)車庫可以安全平穩(wěn)的運(yùn)行。 關(guān)鍵詞： 立體車庫；控制系統(tǒng)；可編程序控制器 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 基于 PLC 的 PSH16D 型立體停車庫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) II Abstract Stereo garage is the storage which is used for automatic parking and scientific storage of kinds of automobile. As the quantity of urban automobile has increased continuously in nowadays, the hard-to-Park Problem has become a common phenomenon. Mechanical stereo garage can use land resource sufficiently and bring space advantage into play, and maximize the number of parking cars. It has become an important way for static traffic problem of cities. The issue studies the type mechanical parking system which named up-down and translation stereo garage, and regards of the two factors of cost of manufacture and operational efficiency synthetically. On the basis of investigation on current situation and developing trend of garage in domestic and abroad, we choose three-layer and six-formulistic garage structure as the research model. According to the form of the dragging-forms of multi player up-down and translation ear-base, it is made of three parts: part of ear-base structure 、 part of driving-framework and part of control system. The paper simply introduces main structure and characteristics of garage and also gives a short introduction to its control system. The paper adopted PLC as control system in designing the up-down and translation stereo garage, PLC software of SIEMENS company was used to weave the program of control system, through debugging running. The result proved that adopted PLC as control system is simple and easy to realize. The characteristic of stabilization, credibility, speediness and high capability made the control system very perfection. In order to satisfy using demand in design stereo garage, according to criterion of mechanical parking systems-general safety requirement and the facts of the up-down and translation stereo garage the Paper introduced some safety technique which was used in the up-down and translation stereo garage. This can ensure absolute safety for Car and make the whole stereo garage safety and running smooth. Keywords： Stereo garage； Control system； PLC 下載文檔就送全套 CAD 圖紙，扣扣 414951605 1 1 緒 論 1.1 立體停車庫的簡介 停車庫系統(tǒng)就其結(jié)構(gòu)特征來分類，可分為平面式和立體式兩種，平面式又分為地下平面式停車庫、地上平面式停車庫；立體式停車庫又可分為自行式立體停車庫、半自動(dòng)立體停車庫和全自動(dòng)立體停車庫，而全自動(dòng)立體停車庫還可分為兩層或多層平面式全自動(dòng)立體停車庫、豎向密集型全自動(dòng)立體停車庫以及特殊造型結(jié)構(gòu)全自動(dòng)立體停車庫。 目前，機(jī)械式立體停車庫主要有以下幾種形式：升降橫移式、巷道堆垛式、垂直提升式、垂直循環(huán)式、箱型水平循環(huán)式、圓形水平循環(huán)式等，下面簡單介紹下前面四種立體車庫。 （ 1） 升降橫移式立體停車庫 升降橫移式立體車庫采用以載車托盤升降或橫移存取車輛的立體停車設(shè)備叫做升降橫移類停車場，如圖 1所示。 圖 1 升降橫移式立體停車庫 升降橫移式立體車庫配置靈活，造價(jià)較低。每單元可設(shè)計(jì)成多層結(jié)構(gòu)，車位可從幾個(gè)到上百個(gè)。其突出特點(diǎn)是節(jié)省占地，配置靈活，存取車迅速，等候時(shí)間短，價(jià)格低，消防、外裝修、土建地基等投資少；采用自動(dòng)控制系統(tǒng)，構(gòu)造簡單，安全可靠，運(yùn)行平穩(wěn)，工作噪聲低。車庫主要停車托板、機(jī)械傳動(dòng)、電氣傳動(dòng)、自動(dòng)控制、安全防護(hù)幾部分組成，主要適用于商業(yè)、機(jī)關(guān)、住宅小區(qū)配套停車場 的使用。一般升降橫移式單車位造價(jià)僅為的垂直升降類或巷道堆垛類的 1/6 1/3，非常適合我國現(xiàn)階段國情。 (2) 巷道堆垛式立體停車庫 巷道堆垛式立體車庫利用堆垛機(jī)或者橋式啟動(dòng)機(jī)作為存取車輛的工具，如圖 2所示。它在垂直和水平方向的負(fù)荷運(yùn)動(dòng)將車輛快速送進(jìn)或取出。這種車庫不需要車道，而且出 入口設(shè)置靈活，所有車輛均由堆垛機(jī)進(jìn)行存取，對堆垛機(jī)的技術(shù)要求較高，單臺堆垛機(jī)重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 基于 PLC 的 PSH16D 型立體停車庫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2 成本較高，但該立體車庫容積率高，適合于用地緊張，綠化要求高，停車相對密集的場所。 圖 2 巷道堆垛式立體停車庫 (3) 垂直提升式立體停車庫 垂直提升式立體車庫又稱為電梯式車庫，因其獨(dú)立的車庫像塔而又被稱為塔庫，如圖 3 所示。這種類型的車庫空間利用率很高，在 50 平方米的地面使用垂直提升式立體車庫，可以建造一座 25層的塔庫，存車輛可達(dá)達(dá)到 50 輛，平均每平方米停放 1輛車。這種車庫通過提升機(jī)的升降和裝在升降平臺上的橫移機(jī)構(gòu)將車輛或載車托盤橫移，實(shí)現(xiàn)車輛存取，具有省電，噪音小，運(yùn)行速度快以及操作簡單維護(hù)方便等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)。該立體車庫采用回轉(zhuǎn)盤技術(shù)，車輛可以直進(jìn)直出，使用便捷，對于城市繁華區(qū)域或其他停放車輛較為集中的地方，采用這種類型的車庫更是合適。車庫一般較高 ，但占地卻最小，對設(shè)備的安全性、加工安裝精度等要求都很高，所以造價(jià)較高。 圖 3 垂直提升式立體停車庫 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 基于 PLC 的 PSH16D 型立體停車庫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3 （ 4）垂直循環(huán)式立體停車庫 垂直循環(huán)式立體車庫外觀像垂直升降類的車庫，通過巨型鏈輪和鏈條帶動(dòng)存車拖降做垂直方向的循環(huán)運(yùn)動(dòng)來達(dá)到存取車的目的，如圖 4 所示。這種車庫設(shè)備動(dòng)力單一，控制簡單，維護(hù)方便、故障少。該類大型車庫一般為封閉式建筑結(jié)構(gòu)，停放車輛可達(dá) 40以上，小型車庫可以根據(jù)地理?xiàng)l件單獨(dú)設(shè)定，也可以多臺設(shè)備連臺設(shè)定。垂直循環(huán)式車庫占地少，兩個(gè)泊位面積可停 6 10輛車；價(jià)格低，投資少，建設(shè)周 期短。 圖 4 垂直循環(huán)式立體停車庫 在對國內(nèi)外各種同類產(chǎn)品進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，再結(jié)合造價(jià)、技術(shù)難度以及用戶需求等各個(gè)方面的因素，可以發(fā)現(xiàn)用升降橫移式立體車庫形式比較多，規(guī)?？纱罂尚。覍龅氐倪m應(yīng)性較強(qiáng)，同時(shí)采用這類設(shè)備的車庫十分普遍。本文以 3 層 16 車位升降橫移式立體停車庫為研究對象，設(shè)計(jì)了基于 plc 的控制系統(tǒng)，并在 s7-200 上得到實(shí)現(xiàn)。 1.2 本課題設(shè)計(jì)的背景 隨著我國城市經(jīng)濟(jì)和汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，擁有私家車的家庭越來越多， 截至 2011年 8 月底，全國機(jī)動(dòng)車 的數(shù) 量達(dá)到 2.18億輛 ， 汽車 數(shù)量 首次突破 1 億輛。 而早在 2000年，全國機(jī)動(dòng)車數(shù)量僅為 1249 萬輛，汽車數(shù)量為 625 萬輛。通過以上數(shù)據(jù)不難看出，短短 10 年里，中國的機(jī)動(dòng)車輛的數(shù)量增加了 17 倍，汽車的數(shù)量增加了 16 倍。 而與此相對應(yīng)的是城市停車狀況的尷尬。以北京市為例，截止到 2007 年底，市區(qū)僅有公共停車場 827 處，共計(jì)車位 5.8 萬個(gè)，僅占市區(qū)機(jī)動(dòng)車擁有量的 8.6，停車環(huán)境與城市規(guī)劃的矛盾相當(dāng)突出。上海的情況 也讓人無法樂觀，僅有的 228 個(gè)地下車庫的有效使用面積不足 60 萬平方米，只能滿足 1.3 萬輛機(jī)動(dòng)車停放的需求，路邊停車 漸呈泛濫之勢，比例高達(dá) 65，而且還有繼續(xù)上升的趨勢。據(jù)建設(shè)部城市交通工程技術(shù)中心對全國 15個(gè)大城市停車現(xiàn)狀的調(diào)查，城市機(jī)動(dòng)車數(shù)量與停車位之比平均為 4： 84： 1，這一比值對于渴望“車者有其位”的車主來說，形式不容樂觀。停車難產(chǎn)生最主要的原因是城市建設(shè)規(guī)劃上的準(zhǔn)備不足。上世紀(jì) 80年代初期，北京市有關(guān)部門對 2000 年北京汽車發(fā)展數(shù)的預(yù)測僅僅是 70 萬 80 萬輛，而事實(shí)上到新世紀(jì)鐘聲敲響之前，北京市汽車總量則足重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 基于 PLC 的 PSH16D 型立體停車庫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 4 足比預(yù)期多了 100 萬輛，其中私人小客車的數(shù)量就高達(dá) 45 萬輛。面對迅速發(fā)展的城市車流，停車設(shè)施建設(shè)的落后也就 成為了必然。據(jù)建設(shè)部停車技術(shù)開發(fā)推廣中心介紹，北京市停車設(shè)施的欠缺最保守估計(jì)應(yīng)為 20 30。 停車難問題現(xiàn)在已引起了社會各界的關(guān)注，所以很多高校的老師都把立體停車庫這個(gè)課題作為教學(xué)科研的一個(gè)項(xiàng)目，讓同學(xué)們把所學(xué)的知識運(yùn)用到社會實(shí)踐中去。剛好這次我有幸獲得這個(gè)課題的研究設(shè)計(jì)。 1.3 本題設(shè)計(jì)的內(nèi)容 本課題的主要內(nèi)容是基于西門子 S-200 系列 PLC 的立體車庫控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)， 升降橫移類機(jī)械停車庫利用 載車板 移位產(chǎn)生垂直通道 ,實(shí)現(xiàn)高層車位升降存取車輛。其車位結(jié)構(gòu)為 2維矩陣形式 ,可設(shè)計(jì)為多層和多列。由于受收鏈裝置 及進(jìn)出車時(shí)間的限制 ,一般為 24 層 (國家規(guī)定最高為 4層 ),2 層、 3 層者居多 ,現(xiàn)以地上 3層 6 列 升降橫移式 立體車庫 為例 ,說明停車庫的運(yùn)行原理。 升降橫移式 立體車庫結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：底層只能平移 ,頂層只能升降 ，中間層既能升降，也能平移 。除頂層外 ,其他 層都必須預(yù)留一個(gè)空車位 ,供進(jìn)出車升降之用。當(dāng)?shù)讓榆囄贿M(jìn)出車時(shí) ,無需移動(dòng)其他托盤就可直接進(jìn)出車 ；除底層外的其他 層進(jìn)出車時(shí) ,先按下存、取車按鈕，然后再按車位號，程序就開始啟動(dòng)，建立下行通道， 直到下方為空才可進(jìn)行下降動(dòng)作 ,進(jìn)出車完成后再上升回到原位置 ，橫移的載車板也回到原來的位置 。其運(yùn)動(dòng)的總原則是：升降復(fù)位 ,平移 也 復(fù)位 。 1.4 本題設(shè)計(jì)的目的及意義 作為現(xiàn)代大都市的標(biāo)志，立體建筑和立體交通都有了顯著發(fā)展，道路擁擠、車滿為患已成為當(dāng)今社會中的最不和諧之音，發(fā)展立體停車已成為人們的共識。目前我國經(jīng)濟(jì)正處在高速發(fā)展時(shí)期，隨著人們生活水平的不斷提高，汽車進(jìn)入家庭的步伐正在加快，停車產(chǎn)業(yè)市場前景廣闊。機(jī)械式立體車庫既可以大面積使用，也可以見縫插針的設(shè)置，還能與地面停車場、地下車庫和停車樓組合實(shí)施，是解決城市停車難較為有效的手段，機(jī)械車庫與傳統(tǒng)的自然地下車庫相比，在許多方面都顯示出其獨(dú)特的優(yōu) 越性。首先，機(jī)械式立體停車庫具有突出的節(jié)地優(yōu)勢。以往的地下車庫由于要留出足夠的行車通道，平均一輛車就要占據(jù) 40 平方米的面積，而如果采用雙層立體式機(jī)械停車庫，可使地面的使用率提高 80 90，如果采用地上 21 層立體式車庫的話， 50 平方米的土地面積上便可存放 40 輛車，這可以大大地節(jié)省有限的土地資源，并節(jié)省土建開發(fā)的經(jīng)濟(jì)成本。 機(jī)械式立體停車庫與地下車庫相比可更加有效地保證人身和車輛的安全，人在車庫內(nèi)或車不停準(zhǔn)位置，由電子控制的整個(gè)設(shè)備便不會運(yùn)轉(zhuǎn)。確切的說，機(jī)械車庫從管理上可以做到徹底的人車分流。在地下車庫中采 用機(jī)械存車，還可以免除采暖通風(fēng)設(shè)施，因此，運(yùn)行中的耗電量比工人管理的地下車庫低得多。機(jī)械車庫一般情況下不做成套系統(tǒng)，而是以單臺集裝而成。這樣可以充分發(fā)揮其用地少、可化整為零的優(yōu)勢，在住宅區(qū)的每重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 基于 PLC 的 PSH16D 型立體停車庫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 5 個(gè)組團(tuán)中或每棟樓下都可以隨機(jī)的設(shè)立機(jī)械式立體停車庫。這對眼下車庫短缺的小區(qū)解決停車難的問題提供了方便的條件。當(dāng)以往的路邊、人行道上停車、地下或地面停車場均解決不了上述問題時(shí)，采用機(jī)械式立體停車設(shè)備是一個(gè)較為有效的措施。機(jī)械式立體停車設(shè)備又名立體車庫，它占地空間小，并且可最大限度地利用空間，安全方便，立體車庫的設(shè)計(jì)目的： 是解決目前城市用地緊張，緩解停車難的一個(gè)較為有效方法。可以預(yù)見立體車庫具有非常廣闊的市場前景。 除上訴立體停車庫給社會帶來的意義外，同時(shí)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)也給我?guī)砹撕芏嗍斋@。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我更加深入的了解智能立體車庫的工作原理，能夠熟練掌握 PLC在立體車庫中的運(yùn)用，能夠自主的對立體停車庫的控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)；掌握了控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟流程以及方案制定方法，具備了控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)、軟件編制與調(diào)試等基本能力，提升了自己對于設(shè)計(jì)智能控制系統(tǒng)這方面的能力，而且能夠?qū)⑺鶎W(xué)的知識與社會實(shí)踐相結(jié)合。 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 基于 PLC 的 PSH16D 型立體停車庫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 6 2 立體停車庫控制方案的 2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本步驟 （ 1）立體停車庫系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要步驟，如圖 5 所示 圖 5 立體停車庫控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)基本步驟 （ 2）在本次課題設(shè)計(jì)過程中主要思路如下： 1）深入的了解和分析立體車庫的工作原理和控制要求。 2）根據(jù)立體車庫的控制系統(tǒng)的功能要求，確定系統(tǒng)的設(shè)計(jì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。 3）根據(jù)所設(shè)計(jì)的場所，選擇步進(jìn)電機(jī)的類型。 4）根據(jù) I/O 的點(diǎn)數(shù)選擇合適的 PLC 的類型。 5）分配 I/O 點(diǎn)，分配 PLC 的輸入、輸出點(diǎn)。 6）設(shè)計(jì)立體車庫系統(tǒng)的梯形圖設(shè)計(jì)。 7）將程序輸 入 PLC 程序進(jìn)行調(diào)試，查出錯(cuò)誤，讓程序更加完善。 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 基于 PLC 的 PSH16D 型立體停車庫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 7 3 升降橫移式立體停車庫的構(gòu)成及工作原理 3.1 升降橫移式立體停車庫的構(gòu)成 升降橫移式立體停車庫通過升降或橫移載車板存取車輛。升降橫移式立體車庫主要由結(jié)構(gòu)框架部分、載車板部分、橫移系統(tǒng)、提升系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、安全防護(hù)系統(tǒng)六大部分組成。如圖 6 所示。主框架是立體車庫的支撐結(jié)構(gòu)，通常采用鋼結(jié)構(gòu)。載車板用來承載庫存車輛，載車板上有橫移電機(jī)，帶動(dòng)載車板整體做橫移運(yùn)動(dòng)。載車板上的搬運(yùn)器由四根鋼絲繩與框架連接，可以升降。升降橫移式立體停車庫的傳動(dòng)系統(tǒng)分 為升降傳動(dòng)系統(tǒng)和橫移傳動(dòng)系統(tǒng)，是整個(gè)車庫系統(tǒng)較為的核心部分。升降橫移式立體停車庫的控制系統(tǒng)可以采用可編程控制器 (PLC)、單片機(jī)等硬件控制繼電器、接觸器的狀態(tài)，完成升降、橫移的動(dòng)作，從而完成車輛的存取。安全防護(hù)措施是立體車庫的安全保障，一般有緊急停止開關(guān)、防墜裝置、警示裝置等。 圖 6 升降橫移式立體車庫框架示意圖 3.2 升降橫移式立體停車庫的工作原理 圖 7所示為 3層 16車位升降橫移式立體停車庫的工作原理示意圖。圖中的空位是無載車板的空位，為車位升降提供通 道?？哲囄辉诔跏蓟癄顟B(tài)下是沒有存放車輛的載車板的。存放在地面層的 1、 2、 3、 4、 5車位的車輛可以“直接”存取，其載車板只做橫移運(yùn)動(dòng)，不做升降運(yùn)動(dòng)；中間層的 6、 7、 8、 9、 10車位的載車板既可以做橫移運(yùn)動(dòng)，又可以做升降運(yùn)動(dòng)；頂層的 11、 12、 13、 14、 15、 16車位的載車板只做升降運(yùn)動(dòng)，不做橫移運(yùn)動(dòng)。升降橫移式立體停車庫一般為 2-4層，每個(gè)車位單獨(dú)配有載車板。中間和地面層每層都有一個(gè)空位，頂層沒有空位。上層車位如果要到地面層，需要將下層的載車板移開，使得上層車位的下方騰出空位，然后進(jìn)行升降。 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 基于 PLC 的 PSH16D 型立體停車庫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 8 圖 7 升降橫移式立體停車庫工作原理示意圖 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 基于 PLC 的 PSH16D 型立體停車庫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 9 4 立體停車庫部分硬件的設(shè)計(jì) 4.1 安全防護(hù)裝置 停車庫的安全防護(hù)措施是非常重要的，在眾多的車庫中車輛的高價(jià)性與車庫自身的價(jià)值存在很大的差異，并與客戶對車庫的信任度有著密切的聯(lián)系。對于升降橫移式立體停車庫，它的安全防護(hù)措施要做到以下幾點(diǎn)，并且配備有相應(yīng)的防護(hù)裝置。 （ 1）防火措施 :在車庫中安裝有溫?zé)焸鞲衅鳎蓪噹斓幕鹎閷?shí)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并把監(jiān)控信號傳給中央控制系統(tǒng)。 （ 2）急停措施 :在發(fā)生異常情況時(shí)能使停車設(shè)備立即停止運(yùn)轉(zhuǎn) ，在操作盒上安裝有緊急停止開關(guān)，并設(shè)為紅色，以示醒目。 （ 3）阻車裝置 :在很多情況下停車時(shí)，司機(jī)必須要把車停在載車板合適的位置上，一般在載車板的后端一側(cè)安裝上一塊高 25mm 以上的阻車擋鐵，方便司機(jī)準(zhǔn)確停車。 (4）人車誤入檢出裝置 :設(shè)備運(yùn)行時(shí)，必須裝有防止人車誤入裝置，以確保安全，一般采用紅外裝置。一旦檢測到在車庫運(yùn)作時(shí)，有人或其它物體進(jìn)入車庫，系統(tǒng)就會使這個(gè)車庫停止運(yùn)作。 （ 5）防止載車板墜落裝置 :當(dāng)載車板升至定位點(diǎn)后，需設(shè)置防墜裝置，以防止載車板因故突然落下，傷害人車，一般防墜裝置采 用掛鉤形式。掛鉤防墜方式有電磁鐵驅(qū)動(dòng)和機(jī)械驅(qū)動(dòng)。在本設(shè)計(jì)中采用的是機(jī)械式掛鉤，它有性能可靠、結(jié)構(gòu)簡單、便于維護(hù)、經(jīng)濟(jì)實(shí)用等特點(diǎn)。 4.2傳感器的選擇 PSH16D 型升降橫移式立體停車庫控制系統(tǒng)要完成對運(yùn)動(dòng)位置的監(jiān)測、車庫現(xiàn)場的監(jiān)控等任務(wù)，需要大量的監(jiān)測傳感裝置。在選擇監(jiān)測傳感裝置時(shí)，其裝置一般要符合以下要求 : （ 1）輸入輸出信號之間要求一定的函數(shù)關(guān)系。經(jīng)常要求時(shí)單值、直線性的函數(shù)關(guān)系，即符合 式中 : （ 2）有較高的的靈敏度和較大的信噪比。靈敏度高，意味著被測量有微小變化時(shí)傳感器就有較 大的輸出，但又要求傳感器本身噪聲小，且不易從外界引進(jìn)干擾噪聲。 （ 3）響應(yīng)速度快又不失真。即要求輸出信號隨輸入信號變化的響應(yīng)時(shí)間越短越好。 （ 4）線性范圍寬。任何傳感器都有一定的線性范圍，在線性范圍內(nèi)輸出與輸入成正比關(guān)系。線性范圍愈寬，表明傳感器的工作量程愈大。 （ 5）穩(wěn)定性好，抗干擾能力強(qiáng)。穩(wěn)定性指傳感器經(jīng)過長期使用后其輸出特性不發(fā)生變化。影響傳感器穩(wěn)定性的是時(shí)間和環(huán)境，環(huán)境又包括溫度、濕度、塵埃、振動(dòng)、電場、磁場干擾等因素。 （ 6）有較高的精確度。傳感器的精確度表明傳感器輸出與被 測量之間的對應(yīng)程度以及重復(fù)一致的程度。 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 基于 PLC 的 PSH16D 型立體停車庫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 10 （ 7）輸出信號易于微機(jī)接口。對于控制系統(tǒng)而言，要求傳感器的輸出信號盡量符合計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)輸入通道的信號要求，即為 O5V， 15V， O10V， 0 一 ZOmA， 4 一 ZOmA等標(biāo)準(zhǔn)電壓、電流。 （ 8）結(jié)構(gòu)要簡單，易于安裝更換，易于維護(hù)，性價(jià)比要好。 在選擇傳感器監(jiān)測裝置時(shí)，要以上述要求為依據(jù)。 PSH16D 型升降橫移式立體停車庫控制系統(tǒng)中所涉及到的傳感監(jiān)測裝置有以下幾種 : 4.2.1 感煙感溫傳感器 立體停車庫對于防火的要求很高，所以在控制系統(tǒng)中， 必須要選擇性能比較好的感溫感煙傳感設(shè)備。分布智能煙溫復(fù)合探測器，按照國家標(biāo)準(zhǔn) GB4715-93和 GB4716 一 93的要求設(shè)計(jì)，感煙靈敏度達(dá)到一級，即減光系數(shù) =1000；誤碼率 1500m。在車庫運(yùn)作過程中，煙溫探測器一旦測出被測量超出測量上限，就會發(fā)出火警信號，作為輸入量傳給控制系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)系統(tǒng)中選的是嘉保 GB-2688 型煙溫復(fù)合型傳感器。 4.2.2 紅外線傳感器 停車庫安裝紅外探測器有兩種功能 :車庫在運(yùn)行時(shí)，不允許有其它物體進(jìn)入車庫工作區(qū)域，例如人和小寵物 ；在夜間或者無管理員時(shí)，防止偷盜和蓄意破壞等違法行為。在警戒范圍內(nèi)，為什么人在移動(dòng)時(shí)被動(dòng)紅外探測器能夠發(fā)生報(bào)警信號 ?在自然界，任何高于絕對溫度 (一 273.巧 )的物體 (例如人和小寵物 )，其釋放的紅外能量的波長是不一樣的， 因此紅外波長與溫度的高低是相關(guān)的。在被動(dòng)紅外探測器中有兩個(gè)關(guān)鍵性的元件，一個(gè)是熱釋電紅外傳感器 (PTR)，它能將波長為 8 一 12pm 之間的紅外信號變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，并能對自然界的白光信號具有抑制作用，因此在被?dòng)紅外探測器的警戒區(qū)內(nèi)，當(dāng)無人體移動(dòng)時(shí)，熱釋電紅外感應(yīng)器感應(yīng)到的只是背景溫度，當(dāng)人體或小寵物進(jìn)入車庫運(yùn)行警戒區(qū)，通過菲涅爾透鏡，熱釋電紅外感應(yīng)器感應(yīng)到的是人體溫度與背景溫度的差異信號，因此，紅外探測器的紅外探測基本概念就是感應(yīng)移動(dòng)物體與背景物體的溫度的差異。另外一個(gè)器件就是菲涅爾透鏡，菲涅爾透鏡有兩種形式 ，即折射式和反射式。菲涅爾透鏡作用有兩個(gè) :一是聚焦作用，即將熱釋的紅外信號折射 (反射 )在 PTR 上；第二個(gè)作用是將警戒區(qū)內(nèi)分為若干個(gè)明區(qū)和暗區(qū)，使進(jìn)入警戒區(qū)的移動(dòng)物體能以溫度變化的性是在 PTR 上產(chǎn)生變化熱釋紅外信號，這樣 PTR 就能產(chǎn)生變化的電信號。被動(dòng)紅外探測器具有多種型號，比如 DS 公司生產(chǎn)的 DS820、 DS720、 DS9360 等等，從 6 米到 60 米，從單紅外到三技術(shù)，從壁掛式到吸頂式，那么所要求安裝的探測器必須要考慮防范的空間的大小，周邊的環(huán)境，出入口的特性等實(shí)際狀況。有時(shí)要考慮更換菲涅爾透鏡來滿足要求。由于 被動(dòng)紅外探測器是屬于一種微弱信號檢測設(shè)備，在安裝時(shí)，必須注意一些細(xì)節(jié)方面的問題，如高度、靈敏度等。正確安裝一個(gè)被動(dòng)紅外探測器，必須掌握以下幾個(gè)方面的信息 :首先是對探測器的性能特點(diǎn)必須了解，其次要合理確定安裝位置，最后必須要仔細(xì)調(diào)試。不能說探測器能報(bào)警就說明安裝好了，那么如何確定一個(gè)被動(dòng)紅外探測器的安裝位置 (1)根據(jù)說明書確定正常的安裝角度。安裝高度不是隨意的，會影響探測器的靈敏度和防小寵物的效果。 (2)不易面對玻璃門窗。被動(dòng)紅外探測器正對玻璃門窗，會有兩個(gè)問題 :一是白光干擾，顯然 PTR 對白光具有很強(qiáng)的抑 制功能，但畢竟不是 100%的抑制。因此避免正對玻璃重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 基于 PLC 的 PSH16D 型立體停車庫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 11 門窗，可以避免強(qiáng)光的干擾。二是避免門窗外復(fù)雜的環(huán)境干擾。 (3)不宜正對冷熱通風(fēng)口或冷熱源。被動(dòng)紅外探測器感應(yīng)作用是與溫度的變化具有密切的關(guān)系，冷熱通風(fēng)口和冷熱源均有可能引起探測器的誤報(bào)，對有些低性能的探測器，有時(shí)通過門窗的空氣對流也會造成誤報(bào)。 (4)不宜正對易擺動(dòng)的物體。易擺動(dòng)的物體將會使微波探測器起作用，因此同樣可能造成誤報(bào)。 (5)注意非法入侵路線。安裝探測器的目的是防止車庫在運(yùn)行時(shí)有人或小寵物進(jìn)入工作現(xiàn)場和休停期防止進(jìn)入車庫偷盜。 綜合考慮到以上的 論述，本文所選的紅外線傳感器為歐姆龍公司生產(chǎn)的型號為 E3F3的傳感器。 4.2.3 行程開關(guān) PSH16D 型升降橫移式立體停車庫橫移和升降定位所運(yùn)用的檢測器件為行程開關(guān)。行程開關(guān)是將機(jī)械位移轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺詫?shí)現(xiàn)對機(jī)械運(yùn)動(dòng)的電氣控制，應(yīng)用于車庫系統(tǒng)的限位保護(hù)和行程控制。行程開關(guān)靠外加機(jī)械力使觸點(diǎn)動(dòng)作，可分為三種 :快速動(dòng)作、非快速動(dòng)作和微動(dòng)。非快速行程開關(guān)在機(jī)械系統(tǒng)的移位控制中被廣泛的應(yīng)用，其缺點(diǎn)就是觸頭的通、斷速度與機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件推動(dòng)推桿的速度有密切的關(guān)系。當(dāng)運(yùn)動(dòng)部件移動(dòng)速度較慢時(shí)，觸頭打開與閉合的速度就緩慢，觸 點(diǎn)斷開時(shí)產(chǎn)生的電弧維持時(shí)間較長，容易損壞觸頭。當(dāng)運(yùn)動(dòng)部件移動(dòng)速度小于 0.4m/min 時(shí)應(yīng)當(dāng)選用快速動(dòng)作的行程開關(guān)。停車庫中部件的運(yùn)動(dòng)均大于這個(gè)速度，使用的均為非快速行程開關(guān)。 本文選用了兩種行程開關(guān)，一種的是歐姆龍公司的型號為 TZ-5104 的行程開關(guān)，它是常開，滾輪式的，額定電壓為直流 12V 到 110V，交流為 220V 到 380V。本設(shè)計(jì)中這種行程開關(guān)用于底層和中間層載車板的左右橫移限位，中間層和頂層載車板的升降限位。還有一種是歐姆龍公司的型號為 TZ5101 的行程開關(guān)，它是常開，頂柱式的。本設(shè)計(jì)中這種行程開關(guān)用 于中間層和頂層的載車板下降到底層時(shí)限位用。 4.3系統(tǒng)控制箱設(shè)計(jì) 根據(jù)本設(shè)計(jì)的需要，有 1 到 16 號車位的 16個(gè)選擇按鈕，自動(dòng)按鈕、手動(dòng)按鈕、啟動(dòng)、停止按鈕、急停按鈕、還有手動(dòng)控制的上、下、左、右四個(gè)按鈕。具體分布如圖 8。 圖 8 立體車庫控制箱示意圖 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 基于 PLC 的 PSH16D 型立體停車庫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 12 4.4 電動(dòng)機(jī)的選型 在 PSH16D 型立體停車庫中，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是重要的組成部分，也是控制系統(tǒng)主要控制對象?？刂葡到y(tǒng)控制傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的交流電機(jī)拖動(dòng)載車板的上下升降和左右橫移。升降橫移式立體停車庫載車板橫移和升降速度都比較低，要求電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速不能太高。目前，比 較常用的方法是使用變頻器控制交流電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速，但是在立體停車庫中電機(jī)的負(fù)載較大，則控制變頻器輸出功率較高，成本會有大的增加，并且要求電機(jī)在掉電時(shí)能夠機(jī)械制動(dòng)，這是變頻器無法實(shí)現(xiàn)的 12。所以，選用帶制動(dòng)的大功率減速電機(jī)作為車庫驅(qū)動(dòng)電機(jī)，造價(jià)不高，安全可靠。 4.4.1 升降傳動(dòng)電機(jī) 載車板 采用拼裝式 選用防滑鋼板焊接制作，在載車板的鋼板下面還設(shè)有肋板進(jìn)行加固。根據(jù)車位規(guī)格：長 L=5000mm，寬 W=1850mm，高 H=1550mm；載重： 1800kg。根據(jù)升降橫移式立體停車庫設(shè)計(jì)規(guī)范 ， 可估算 載車板的質(zhì)量約為 500-550kg， 載車板升降速度在 4m/min6m/min，所以初步設(shè)計(jì)載車板的提升速度為 5m/min，即 電機(jī)以0.083m/s 的速度 提升載車板，鋼絲繩的拉力為： ( 1 8 0 0 5 5 0 ) 9 . 8 2 3 0 3 0F m g N （ 4.1） 則卷筒所需的有效功率： 2 3 0 3 0 0 . 0 8 3 1 9 1 1wP F V W （ 4.2） 其中 F 為鋼絲繩的拉力， V 為提升速度。 考慮傳動(dòng)中的各種摩擦阻力，使載荷阻力增大 10% ，則 Pz Pw110%=2.1KW。電機(jī) 輸出功率 Pz1Pz。根據(jù)立體停車庫的設(shè)備要求及以上的計(jì)算結(jié)果，所選應(yīng)選用有制動(dòng)功能的交流減速電動(dòng)機(jī)，避免在停電的情況下載車板滑落，造成人員傷亡及車輛損壞。所以選用 JXJ231 擺線針輪減速三相異步電機(jī) n=62.2r/min，減速比為 23。 4.4.2 橫移傳動(dòng)電機(jī) 通過鏈傳動(dòng)由滑輪實(shí)現(xiàn)橫移運(yùn)動(dòng)。（參考文獻(xiàn)機(jī)械式三層升降橫移式立體車庫的設(shè)計(jì)）平移重量約為 G=26170N。取導(dǎo)軌面摩擦系數(shù) f = 0.20，則框架平移時(shí)所受阻力 F： 2 6 1 7 0 0 . 2 0 5 2 3 4F G f N （ 4.3） 平移速度為 v =8m/min，即 v=0.13m/s。 1 5 2 3 4 0 . 1 3 6 8 0 . 4 2 W 0 . 6 8 k WP F v （ 4.4） 考慮傳動(dòng)中的各種摩擦阻力，使載荷阻力增大 10%，則 1 1 1 0 % 0 . 6 8 1 . 1 0 . 7 4ZP P k W （ 4.5） 取傳動(dòng)中各部件的效率如下：鏈傳動(dòng)效率 =0.97，軸承效率 =0.99， 總 =0.922，所需電機(jī)功率為： 1 / = 0 . 7 4 / 0 . 9 2 2 = 0 . 8 0ZZP P k W 總 （ 4.6） 所以選用 JXJ112 擺線針輪減速三相異步電機(jī) n=32.1r/min，減速比為 43。 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 基于 PLC 的 PSH16D 型立體停車庫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 13 在升降、橫移傳動(dòng)系統(tǒng)中均選用了 JXJ 型擺線針輪減速電動(dòng)機(jī)，如圖 9 所示，其優(yōu)點(diǎn)是： 1）采用了行星傳動(dòng)原理，輸入軸輸出軸在同一軸心線上，結(jié)構(gòu)緊湊體積小，不占用過多的車庫空間； 2）高速比和高效率單級傳動(dòng)，就能達(dá)到 1： 87 的減速比，效率在 90%以上； 3）在運(yùn)轉(zhuǎn)中同時(shí)接觸的齒對數(shù)多，重合度大，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，振動(dòng)和噪音； 4）使用可靠、壽命長，主要零件采用軸承鋼材料； 5）設(shè)計(jì)合理，維修方便，容易分解安裝，最少零件個(gè)數(shù)以及簡單的潤滑。 圖 9 JXJ 型擺線針輪減速電動(dòng)機(jī) PSH16D 立體車庫中使用的減速電機(jī)均需要正反轉(zhuǎn)，以實(shí)現(xiàn)載車板的上下升降和車位架的左右平移?？刂葡到y(tǒng)驅(qū)動(dòng)減速電機(jī)原理示意圖，如圖 10。 圖 10 控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)減速電機(jī)原理示意圖 4.5 PLC 的選型 4.5.1 PLC 的選型 基于設(shè)計(jì)和調(diào)試的方便，本次設(shè)計(jì)采用德國西門子公司生產(chǎn)的 S7 200 系列。 S7200 性價(jià)比高，結(jié)構(gòu)小巧、運(yùn)行速度高、價(jià)格低廉及多功能多用途，在當(dāng)今的很多企業(yè)得到廣泛的使用 。 s7 200 系列有 5 種 CPU 模塊，其中， CPU226 模塊有 24 輸入、 16輸出，具有擴(kuò)展功能和較強(qiáng)的控制功能，適用于復(fù)雜的中小型控制系統(tǒng)，故本系統(tǒng)采用 CPU226 模塊為重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 基于 PLC 的 PSH16D 型立體停車庫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 14 控制系統(tǒng)的基本單元。根據(jù)輸入輸出分析，該控制系統(tǒng)需要 83個(gè)輸入和 45 個(gè)輸出，基本單元不能滿足輸入輸出的要求，需要增加擴(kuò)展模塊。所選的擴(kuò)展模塊為 16 入 16出的EM223 擴(kuò)展模塊，共需擴(kuò)展 4片。基本單元右側(cè)的擴(kuò)展接口與擴(kuò)展模塊左側(cè)的擴(kuò)展接口通過總線連接，擴(kuò)展模塊右側(cè)的擴(kuò)展接口與下一個(gè)擴(kuò)展模塊左側(cè)的擴(kuò)展接口通過總線連接。 (1)如圖 11 所 示， CPU226 本機(jī)集成了 24 點(diǎn)輸入和 16 點(diǎn)輸出，共有 40 個(gè)數(shù)子量 I/O，可連接 7個(gè)擴(kuò)展模塊，最大可擴(kuò)展至 248 點(diǎn)數(shù)字量 I/O 或 35路模擬量 I/O。 CPU226 有13KB 程序和數(shù)據(jù)存儲空間， 6 個(gè)獨(dú)立的 30kHz 高速計(jì)數(shù)器， 2 路獨(dú)立的 20kHz 高速脈沖輸出。 CPU226 配有兩個(gè) RS-485 通信 /編程口，具有 PPI 通信、 MPI 通信和自由方式通信能力，適合本設(shè)計(jì)的要求。 圖 11 CPU226 實(shí)物圖 (2)如圖 12 所示，輸入 /輸出擴(kuò)展模塊 EM223 有 6 種類型，包括 24V DC4 入 /4 出 ,24V DC4 入 /繼電器 4出 , 24V DC8 入 /8 出 ,24V DC8 入 /繼電器 8出 , 24V DC16 入 /16 出 ,24V DC16 入 /繼電器 16 出。 6種類型均有隔離，本設(shè)計(jì)采用的是 24V DC16 入 /繼電器 16 出。 圖 12 EM223 數(shù)字量混合模塊 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 基于 PLC 的 PSH16D 型立體停車庫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 15 4.5.2 PLC 外部接線圖 圖 13 車庫電氣控制原理示意圖 圖 14 車庫電氣自動(dòng)控制主電路原理示意圖 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 基于 PLC 的 PSH16D 型立體停車庫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 16 5 立體停車庫控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 5.1 PLC 工作過程 PLC 的工作過程一般分為三個(gè)階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè) 階段。完成上述三個(gè)階段稱作一個(gè)掃描周期。在整個(gè)運(yùn)行期間， PLC 的 CPU 以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個(gè)階段 12。 （ 1） 輸入采樣階段 在輸入采樣階段， PLC 以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O 映象區(qū)中的相應(yīng)得單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個(gè)階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化， I/O 映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會改變。因此，如果輸入是脈沖信號，則該脈沖信號的寬度必須大于一個(gè)掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。 （ 2） 用戶程序執(zhí)行階段 在用戶程序執(zhí)行階段， PLC 總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序 (梯形圖 )。在掃描每一條梯形圖時(shí)，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點(diǎn)構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點(diǎn)構(gòu)成的控制線路進(jìn)行邏輯運(yùn)算，然后根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng) RAM 存儲區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在 I/O映象區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。即，在用戶程序執(zhí)行過程中，只有輸入點(diǎn)在 I/O 映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不